EP0339181A2 - Schweisspatrone - Google Patents

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EP0339181A2
EP0339181A2 EP89100860A EP89100860A EP0339181A2 EP 0339181 A2 EP0339181 A2 EP 0339181A2 EP 89100860 A EP89100860 A EP 89100860A EP 89100860 A EP89100860 A EP 89100860A EP 0339181 A2 EP0339181 A2 EP 0339181A2
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sealing
welding
wings
edge profiles
cartridge
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Klaus Kaewert
Christian Witolla
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Huels Troisdorf AG
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B3/00—Engineering works in connection with control or use of streams, rivers, coasts, or other marine sites; Sealings or joints for engineering works in general
    • E02B3/16—Sealings or joints
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D19/00—Keeping dry foundation sites or other areas in the ground
    • E02D19/06—Restraining of underground water
    • E02D19/12—Restraining of underground water by damming or interrupting the passage of underground water
    • E02D19/18—Restraining of underground water by damming or interrupting the passage of underground water by making use of sealing aprons, e.g. diaphragms made from bituminous or clay material
    • E02D19/185—Joints between sheets constituting the sealing aprons

Definitions

  • the invention relates to a welding cartridge for welding plastic sealing sheets in earth slots, the sealing sheets interlocking with welded or molded edge profiles and the welding cartridge having a molded or assembled thickening with which the cartridge is pulled or pushed through the edge profiles and thereby plasticizing and materialing the edge profiles presses into the joints of the edge profiles.
  • Earth slots are becoming increasingly important.
  • the earth slots are used to shut off water-bearing layers of earth.
  • Earth slots can also be used to seal ponds, canals, etc.
  • Earth slots to seal contaminated soil have been particularly popular. The soil should be protected against rising ground water or penetrating surface water.
  • the earth slots are excavated with excavators or milling machines until a cohesive soil is reached, which guarantees sufficient sealing functions. This can lead to depths of 50 m and more.
  • a supporting mass usually bentonite, is filled in in the form of a suspension.
  • the support mass prevents the earth slot from collapsing.
  • the support mass if it consists of bentonite or comparable suspensions, also has a sealing function.
  • the sealing function can be increased by adding cement.
  • plastic waterproofing membranes are inserted into the earth slots. This is done in such a way that the tracks are pulled individually and one after the other with suitable tools from above through the suspension down to the bottom of the earth slots.
  • edge sealing then arises with the plastic sealing sheeting.
  • the plastic waterproofing membranes are similar to the sheet piles common in civil engineering. I.e. the plastic waterproofing membranes are pushed together with the edge profiles in the same way as sheet piles are pushed into one another when they are driven into the ground.
  • the plastic waterproofing membranes do not have their own rigidity, which allows the waterproofing membranes to be pushed at the rear end. The plastic waterproofing membrane is therefore pulled at the front end. Suitable frames are provided for pulling, which can be operated with a crane.
  • plastic sealing sheeting While sheet piles remain unchanged after being pushed into each other at the connection point, plastic sealing sheeting according to an older proposal provides for a welding cartridge to be drawn lengthways through the edge profiles. An opening is suitable for pulling through in the edge profiles, which was intended according to older proposals for injecting synthetic resins and / or for inserting sealing cords or sealing hoses.
  • the welding cartridge is preferably surrounded by a sleeve which, at least in the front in the direction of movement, has an opening width adapted to the opening. I.e. the thickening is in the direction of movement of the welding cartridge behind its tip, preferably in the last third of the sleeve. This creates a top with great leadership. This is advantageous in order to counteract a run of the welding cartridge in the plastic edge profile.
  • the thickening causes the material to melt and at the same time to displace the melted material.
  • the material flows into the sealing joints between the edge profiles or is pressed into these joints.
  • the object of the invention is therefore to improve the weld seam.
  • the invention is based on the consideration that the previous low mechanical strength of the weld seam is due to the fact that the melted material meets cold surfaces in the joint.
  • the weld seam is improved in that wings are provided in the direction of movement before the thickening on the welding cartridge, which project at least partially into the joints. These wings heat up the joint surfaces. As a result, the melted material can form an advantageous welded connection with the joint surfaces.
  • the wings have a slight excess compared to the gap opening of the sealing joints. With heated wings, this has the consequence that the joint surfaces are melted and the existing material in the joints is pressed outwards. With this process, all existing dirt particles that can impair a welded joint on the joint surfaces are removed.
  • the wings are arranged at a distance from the thickening.
  • the gap is filled with melted material while the welding cartridge is in operation.
  • a pressure is created in the space between the wings and the thickening depending on the dimensions (distance of the wings from the thickening, degree of thickening and opening width of the opening in the edge profiles and gap opening of the sealing joints), which considerably improves the quality of the welded joint.
  • 1 and 2 denote two edge profiles, which are shown in broken lines.
  • the edge profile 2 is arrow-shaped in cross-section, while the edge profile 1 comprises the arrow-like tip. Sealing joints 3 and 4 and an opening 5 in the middle remain free.
  • the edge profiles 1 and 2 are welded to high-pressure polyethylene sealing sheets (not shown) or consist of the same material.
  • FIG. 2 shows a welding cartridge 6 according to the invention.
  • the welding cartridge 6 has a sleeve 7 with a thickening 8 in the rear half.
  • Two wings 9 are provided on both sides of the sleeve 7 in the front half.
  • the diameter of the sleeve 7 is dimensioned so that the sleeve 7 can slide with sufficient clearance in the opening 5 whose profiles 1 and 2.
  • the wings 9 are arranged so that they protrude into the sealing joints 3 and 4. In the exemplary embodiment, the wings 9 have a slight excess compared to the gap width of the sealing joints 3 and 4.
  • a bore 10 is provided in the welding cartridge 6 or its sleeve 7.
  • the bore 10 serves to receive a heating cartridge and is designed as a blind hole which is closed at the open end with a bolt 11.
  • a temperature measurement can be integrated in the heating cartridges or a temperature sensor can be provided elsewhere in the heating cartridge. In this case, a measuring cable of the temperature sensor runs parallel to the cables 12.
  • the heating cartridge is pulled with a steel cable 13.
  • the feed rate depends on the heating of the heating cartridge or the welding cartridge and on the dimensions.
  • the wings 9 When pulling the welding cartridge 6 through the edge profiles 1 and 2, the wings 9 first clear the sealing joints 3 and 4. This leaves heated sealing surfaces. Due to its temperature and dimensions, the subsequent thickening 8 causes the material area surrounding the opening 5 to melt. At the same time, the melted material is advanced like a plug and pressed into the sealing joints 3 and 4. This creates an advantageous weld because the welded surfaces heat up and the molten material strikes it exerts pressure.

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Abstract

Nach der Erfindung werden Schweißpatronen (6), mit denen Randprofile von Kunststoffabdichtungsbahnen (1, 2) in Erd­schlitzen miteinander verschweißt werden, mit Flügeln (9) versehen, die in die Dichtfugen der Randprofile ragen und die Dichtflächen sauber räumen, so daß ein mit einer nachlaufenden Verdickung (8) erzeugter Material­pfropfen eine gute Verschweißung herbeiführen kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schweißpatrone für die Verschweißung von Kunststoffabdichtungsbahnen in Erdschlitzen, wobei die Abdichtungsbahnen mit ange­schweißten oder angeformten Randprofilen ineinander­greifen und die Schweißpatrone eine angeformte oder montierte Verdickung aufweist, mit der die Patrone durch die Randprofile hindurchgezogen oder hindurch­geschoben wird und dabei Material der Randprofile plastifiziert und in die Fugen der Randprofile drückt.
  • Erdschlitze haben zunehmende Bedeutung. Die Erd­schlitze werden verwendet zur Absperrung wasser­führender Erdschichten. Erdschlitze können auch verwendet werden zur Abdichtung von Teichen, von Kanälen usw. Besonders ins Gespräch gekommen sind Erdschlitze zur Abdichtung kontaminierten Erdreiches. Das Erdreich soll dabei gegen aufsteigendes Grund­wasser bzw. eindringendes Oberflächenwasser geschützt werden.
  • Die Erdschlitze werden mit Baggern oder Fräsen soweit ausgehoben, bis ein bindiger Boden erreicht wird, der aus sich heraus ausreichende Abdichtungsfunktionen gewährleistet. Das kann zu Teufen von 50 m und mehr führen.
  • Beim Ausheben der Erdschlitze wird zugleich eine Stützmasse, in der Regel Bentonit, in Form einer Suspension eingefüllt. Die Stützmasse verhindert ein Zusammenbrechen des Erdschlitzes.
  • Die Stützmasse hat, wenn sie aus Bentonit oder vergleichbaren Suspensionen besteht, zugleich eine Dichtfunktion. Die Dichtfunktion kann durch Zusätze von Zement gesteigert werden.
  • Insbesondere für Abdichtungsvorhaben bei kontami­niertem Erdreich wird gefordert, daß in die Erd­schlitze Kunststoffabdichtungsbahnen eingezogen werden. Das geschieht in der Form, daß die Bahnen einzeln und nacheinander mit geeigneten Werkzeugen von oben durch die Suspension hindurch bis nach unten in den Fuß der Erdschlitze gezogen werden.
  • Bei den Kunststoffabdichtungsbahnen stellt sich dann das Problem der Randabdichtung. Dazu ist es bekannt, die Abdichtungsbahnen an den Rändern mit Randprofilen (Schlössern) zu versehen. Mit den Randprofilen haben die Kunststoffabdichtungsbahnen Ähnlichkeit mit den im Tiefbau üblichen Spundbohlen. D.h. die Kunststoff­abdichtungsbahnen werden mit den Randprofilen in gleicher Weise ineinandergeschoben wie Spundbohlen beim Eintreiben in das Erdreich hineinandergeschoben werden. Im Unterschied zu den Spundbohlen haben die Kunststoffabdichtungsbahnen jedoch keine Eigensteifig­keit, die es erlaubt, die Abdichtungsbahnen am hinteren Ende zu schieben. Die Kunststoffabdichtungs­bahnen werden deshalb am vorderen Ende gezogen. Für das Ziehen sind geeignete Rahmen vorgesehen, die mit einem Kran zu bedienen sind.
  • Während Spundbohlen nach dem Ineinanderschieben an der Verbindungsstelle unverändert bleiben, ist bei Kunststoffabdichtungsbahnen nach einem älteren Vorschlag vorgesehen, durch die Randprofile in Längsrichtung eine Schweißpatrone hindurchzuziehen. Für das Hindurchziehen eignet sich eine Öffnung in den Randprofilen, die nach älteren Vorschlägen zum Injizieren von Kunstharzen und/oder zum Einlegen von Dichtschnüren bzw. Dichtschläuchen vorgesehen war.
  • Die Schweißpatrone ist vorzugsweise mit einer Hülse umgeben, die zumindest in Bewegungsrichtung vorne eine der Öffnung angepaßte Öffnungsweite aufweist. D.h. die Verdickung befindet sich in Bewegungsrichtung der Schweißpatrone hinter deren Spitze, vorzugsweise im letzten Drittel der Hülse. Dadurch entsteht eine Spitze mit großer Führungswirkung. Dies ist von Vorteil, um einem Verlaufen der Schweißpatrone im Kunststoffrandprofil entgegenzuwirken.
  • Die Verdickung bewirkt ein Aufschmelzen von Material und zugleich eine Verdrängung des aufgeschmolzenen Materials. Das Material fließt in die Dichtfugen zwischen den Randprofilen bzw. wird in diese Fugen gedrückt. Dort kommt es zu einer relativ schwachen Schweißnaht. Gleichwohl wurde diese Schweißnaht bislang als ausreichend angesehen, weil die Schweiß­verbindung keine mechanischen Kräfte aufnehmen muß, wenn die Kunststoffabdichtungsbahnen mit den Rand­profilen in einer aushärtenden Bentonit/Zement­suspension eingebettet sind.
  • Es hat sich jedoch gezeigt, daß mechanische Be­lastungen bereits vor dem Aushärten der Suspension auftreten. Das gilt vorzugsweise für das Ineinander­schieben der Profile.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Schweißnaht zu verbessern. Dabei geht die Erfindung von der Überlegung aus, daß die bisherige geringe mechanische Festigkeit der Schweißnaht darauf zurück­zuführen ist, daß das aufgeschmolzene Material in der Fuge auf kalte Flächen trifft.
  • Nach der Erfindung wird die Schweißnaht dadurch verbessert, daß in Bewegungsrichtung vor der Ver­dickung an der Schweißpatrone Flügel vorgesehen sind, die zumindest teilweise in die Fugen ragen. Diese Flügel bewirken eine Aufheizung der Fugenflächen. Dadurch kann das aufgeschmolzene Material mit den Fugenflächen eine vorteilhafte Schweißverbindung eingehen.
  • In weiterer Ausbildung der Erfindung besitzen die Flügel ein geringes Übermaß gegenüber der Spaltöffnung der Dichtfugen. Das hat bei aufgeheizten Flügeln zur Folge, daß die Fugenflächen angeschmolzen und das vorhandene Material in den Fugen nach außen gedrückt wird. Mit diesem Vorgang werden zugleich alle vorhandenen Schmutzpartikel, die an den Fugenflächen eine Schweißverbindung beeinträchtigen können, abgeräumt.
  • Schließlich ist es von großem Vorteil, wenn die Flügel in einem Abstand von der Verdickung angeordnet sind. Der Abstand wird während des Betriebes der Schweiß­patrone durch aufgeschmolzenes Material ausgefüllt. Zugleich entsteht in dem Raum zwischen den Flügeln und der Verdickung je nach Abmessungen (Abstand der Flügel von der Verdickung, Maß der Verdickung und Öffnungs­weite der in den Randprofilen vorhandenen Öffnung sowie Spaltöffnung der Dichtfugen) ein Druck, der die Qualität der Schweißverbindung noch beträchtlich verbessert.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
  • In Figur 1 sind mit 1 und 2 zwei Randprofile bezeich­net, die strichpunktiert dargestellt sind. Das Rand­profil 2 ist im Querschnitt pfeilartig ausgebildet, während das Randprofil 1 die pfeilartige Spitze umfaßt. Dabei bleiben Dichtfugen 3 und 4 sowie mittig eine Öffnung 5 frei. Die Randprofile 1 und 2 sind im Ausführungsbeispiel mit nicht dargestellten Hochdruck­polyäthylen-Abdichtungsbahnen verschweißt bzw. be­stehen aus dem gleichen Werkstoff.
  • Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Schweißpatrone 6. Die Schweißpatrone 6 besitzt eine Hülse 7 mit einer Verdickung 8 in der hinteren Hälfte. In der vorderen Hälfte sind beiderseits der Hülse 7 zwei Flügel 9 vorgesehen.
  • Der Durchmesser der Hülse 7 ist so bemessen, daß die Hülse 7 mit ausreichendem Spiel spurgetreu in der Öffnung 5 deren Profile 1 und 2 gleiten kann. Die Flügel 9 sind so angeordnet, daß sie in die Dichtfugen 3 und 4 ragen. Im Ausführungsbeispiel besitzen die Flügel 9 ein geringes Übermaß gegenüber der Spalt­breite der Dichtfugen 3 und 4.
  • In der Schweißpatrone 6 bzw. deren Hülse 7 ist eine Bohrung 10 vorgesehen. Die Bohrung 10 dient der Aufnahme einer Heizpatrone und ist als Sackloch ausgebildet, welches am offenen Ende mit einem Bolzen 11 verschlossen ist.
  • Der Heizpatrone wird elektrische Energie über Kabel 12 zugeleitet. Ferner kann in die Heizpatronnen eine Temperaturmessung integriert sein bzw. ein Temperatur­fühler an anderer Stelle in der Heizpatrone vorgesehen sein. In diesem Fall verläuft parallel zu den Kabeln 12 ein Meßkabel des Temperaturfühlers.
  • Die Heizpatrone wird mit einem Stahlseil 13 gezogen. Die Vorschubgeschwindigkeit ist abhängig von der Erwärmung der Heizpatrone bzw. der Schweißpatrone und von den Abmessungen.
  • Beim Durchziehen der Schweißpatrone 6 durch die Randprofile 1 und 2 räumen die Flügel 9 zunächst die Dichtfugen 3 und 4 sauber. Dabei verbleiben erwärmte Dichtflächen. Die nachlaufende Verdickung 8 bewirkt infolge ihrer Temperatur und Abmessungen eine Auf­schmelzung des die Öffnung 5 umgebenden Material­bereiches. Zugleich wird das aufgeschmolzene Material wie ein Pfropfen vorgeschoben und in die Dichtfugen 3 und 4 gedrückt. Dabei entsteht eine vorteilhafte Verschweißung, weil die Schweißflächen erwärmt und das auftreffende, geschmolzene Material einen Druck entfaltet.

Claims (3)

1. Schweißpatrone für die Verschweißung von Kunst­stoffabdichtungsbahnen in Erdschlitzen, wobei die Abdichtungsbahnen mit angeschweißten oder ange­formten Randprofilen ineinandergreifen und die Schweißpatrone eine angeformte oder montierte Verdickung aufweist, mit der sie durch die Randprofile hindurchgezogen oder hindurchge­schoben wird und dabei Material der Randprofile plastifiziert und in die Dichtfugen der Rand­profile drückt, dadurch gekennzeichnet, daß in Bewegungsrichtung vor der Verdickung (8) Flügel (9) an der Patrone vorgesehen sind, die zumindest teilweise in die Dichtfugen (3, 4) ragen.
2. Schweißpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Flügel (9) gegenüber den Dichtfugen (3, 4) ein geringes Übermaß aufweisen.
3. Schweißatrone nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (9) einen Abstand von der Verdickung (8) aufweisen.
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EP0339181A3 EP0339181A3 (en) 1990-09-05
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